خطوات الاستخدام
الخطوة 1: فهم الانجراف الوراثي. الانجراف الوراثي هو تغير عشوائي في ترددات الأليلات داخل مجتمع مع مرور الزمن بسبب أخذ العينات العشوائية. يحدث في جميع المجتمعات ولكن تأثيره أكبر في المجتمعات الصغيرة. يمكن أن يؤدي إلى فقدان الأليلات أو تثبيتها (وصول تردد الأليل إلى 0 أو 1) دون تأثير الانتقاء الطبيعي. العوامل الرئيسية المؤثرة: حجم المجتمع (N) وعدد الأجيال (t). الانجراف الوراثي هو أحد القوى التطورية الرئيسية إلى جانب الطفرات والهجرة والانتقاء الطبيعي.
الخطوة 2: إدخال تردد الأليل الأولي. أدخل تردد أليل معين (p) بين 0 و 1. يمثل هذا النسبة المئوية لنسخ الأليل في المجتمع الابتدائي. مثلاً، إذا كان تردد الأليل A يساوي 0.3، فهذا يعني أن 30% من الأليلات في المجتمع هي A. كلما اقترب التردد من 0.5، زادت احتمالية بقائه لفترة أطول، بينما الترددات القريبة من 0 أو 1 قد تؤدي إلى فقدان أو تثبيت سريع.
الخطوة 3: إدخال حجم المجتمع. حجم المجتمع (N) هو عدد الأفراد المنتجة للنسل. عادة ما يؤخذ عدد الأفراد البالغين القادرين على التكاثر. كلما كان المجتمع أصغر، كان الانجراف الوراثي أقوى، لأن العشوائية في أخذ عينات الأليلات من جيل لآخر تكون أكبر. مثلاً، مجتمع بحجم 10 أفراد قد يفقد تبايناً وراثياً كبيراً في بضعة أجيال، بينما مجتمع بحجم 1000 فرد قد يظهر تغيراً طفيفاً.
الخطوة 4: إدخال عدد الأجيال. عدد الأجيال (t) هو عدد مرات التكاثر التي سيتم محاكاتها. كلما زاد عدد الأجيال، زادت فرصة تأثير الانجراف الوراثي. يمكن أداء عمليات محاكاة متعددة لمشاهدة توزيع النتائج المحتملة. في كل جيل، يتم أخذ عينة من الأليلات من الجيل السابق بشكل عشوائي لتكوين الجيل التالي، مع ثبات حجم المجتمع.
الخطوة 5: تفسير النتائج. بعد تشغيل المحاكاة، ستحصل على سلسلة من ترددات الأليل عبر الأجيال. لاحظ كيف يتغير التردد بشكل عشوائي. قد يصل التردد إلى 0 أو 1 (فقدان أو تثبيت). كلما قلت قيمة N، زادت سرعة التغير. يمكن أيضاً حساب احتمال التثبيت (احتمال وصول الأليل إلى تردد 1) والذي يساوي تردده الأولي (p) في نموذج رايت-فيشر. قدم مثالاً: إذا كان p=0.2 وN=50، احتمال التثبيت = 20%.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الانجراف الوراثي بخطوات الحل كاملة.
الحل
في هذا المثال، التردد الابتدائي متوازن (0.5). مع حجم مجتمع صغير (20 فرداً)، سيكون الانجراف الوراثي قوياً جداً. خلال 10 أجيال، نتوقع رؤية تغيرات عشوائية كبيرة، مع احتمال معقول للوصول إلى التثبيت (p=1) أو الفقدان (p=0). في محاكاة نموذجية، قد نرى التردد يتأرجح بين 0.3 و 0.7. بعد 10 أجيال، قد يبدأ المجتمع بفقدان التباين الوراثي. لنقم بحساب التباين المتوقع: التباين في تردد الأليل بعد جيل واحد هو p(1-p)/(2N) = 0.5*0.5/(40)=0.00625، الانحراف المعياري ≈ 0.079. بعد 10 أجيال، يمكن أن يزداد هذا التباين. في الواقع، في نموذج رايت-فيشر، متوسط التردد يبقى p، ولكن التباين يزداد مع الزمن. من المهم ملاحظة أن النتائج الفعلية تعتمد على العشوائية، ولكن بشكل عام، المجتمعات الصغيرة معرضة لفقدان التنوع الوراثي بسرعة.
الحل
هنا المجتمع أكبر (N=100) والتردد الابتدائي منخفض (0.1). الانجراف الوراثي أضعف بسبب حجم المجتمع الأكبر، لكن التردد المنخفض يزيد من خطر الفقدان. التباين في الجيل الأول هو p(1-p)/(2N) = 0.1*0.9/200 = 0.00045، الانحراف المعياري ≈ 0.021. بعد 50 جيلاً، قد يظل التردد قريباً من 0.1 مع تقلبات صغيرة، أو قد ينخفض إلى 0 (الأرجح) أو يرتفع بشكل غير محتمل. احتمال التثبيت يساوي p=0.1، أي 10%. احتمال الفقدان هو 1-p=90%. في محاكاة، من المرجح أن نرى الانجراف يحافظ على التردد حول 0.1 لعدة أجيال، ثم ينخفض تدريجياً ليختفي. في الواقع، متوسط وقت الفقدان للأليل المتنحي يقارب 4N أجيال (مع تردد ابتدائي صغير)، هنا قد يستغرق 400 جيل للفقدان، لكننا نحاكي 50 جيلاً فقط، لذا قد نرى انخفاضاً طفيفاً. هذا المثال يوضح كيف أن المجتمعات الكبيرة تحافظ على الأليلات النادرة لفترة أطول.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الانجراف الوراثي.
مجموعة كبيرة 1000 فرد خلال 50 جيلاً
- التغاير الابتدائي H0
- 0.5
- حجم المجموعة الفعّال N
- 1,000
- عدد الأجيال t
- 50
مجموعة صغيرة 50 فرداً خلال 100 جيل
- التغاير الابتدائي H0
- 0.5
- حجم المجموعة الفعّال N
- 50
- عدد الأجيال t
- 100
مجموعة صغيرة جداً 20 فرداً
- التغاير الابتدائي H0
- 0.8
- حجم المجموعة الفعّال N
- 20
- عدد الأجيال t
- 10